«010400 Физика» icon

«010400 Физика»


Смотрите также:
Программа специальный курс Вычислительная физика Для специальностей: 010400 «Физика»...
Рабочая программа по дисциплине радиофизика и электроника...
Рабочая программа по дисциплине Теория систем и сигналов (наименование дисциплины) для...
Рабочая программа по дисциплине радиофизика и электроника...
Рабочая программа курса “Интегральные уравнения и вариационное исчисление ” для специальности...
Рабочая программа по дисциплине физика конденсированного состояния для специальностей 010400...
Рабочая программа по дисциплине Физика элементарных частиц для специальности 010400 – «Физика...
Рабочая программа по дисциплине электродинамика сплошных сред для специальностей 010400 Физика...
Рабочая программа по дисциплине электродинамика сплошных сред для специальностей 010400 Физика...
Рабочая программа учебной дисциплины «Топология. Многообразия. Графы» Специальность Физика...
Векторный и тензорный анализ...
Программа по дисциплине «Квантовая теория» для специальности 010400 -«Физика» реализуемых на...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6   7
вернуться в начало
скачать


СОДЕРЖАНИЕ

Тема 1:Введение. Микромир. Масштабы. Константы. Невозможность описания явлений в микромире в рамках классической теории.

Тема 2:Волны и кванты. Равновесное электромагнитное излучение в полости. Законы Релея - Джинса и Вина. Гипотеза Планка. Кванты излучения. Формула Планка. Закон Стефана-Больцмана и закон смещения Вина. Фотоэффект. Опыты Герца и Столетова. Закон Эйнштейна. Рассеяние электромагнитного излучения на свободных зарядах. Эффект Комптона. Тормозное рентгеновское излучение. Квантовый предел. Дифракция волн. Опыт Тэйлора.

Тема 3:Атом водорода по Бору. Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома и проблема устойчивости атомов. Сериальные закономерности в спектре атома водорода. Комбинационный принцип. Квантование момента импульса. Постулаты Бора. Принцип соответствия. Экспериментальное доказательство дискретной структуры атомных уровней. Опыты Франка и Герца. Изотопический сдвиг атомных уровней, m - атомы, позитроний. Водородоподобные ионы. Релятивистское обобщение модели Бора. Постоянная тонкой структуры. Критический заряд Z = 137.

Тема 4:Частицы и волны. Гипотеза де-Бройля. Волновые свойства частиц. Опыты Девиссона-Джермера и Томсона. Волны де-Бройля. Волновой пакет. Фазовая и групповая скорость волн де-Бройля. Принцип неопределенности.

Тема 5:Основы квантовой механики. Квантовая система, ее состояние, измеряемые параметры. Волновая функция, ее свойства. Уравнение Шредингера. Стационарные и нестационарные состояния. Плотность вероятности и плотность потока вероятности. Операторы физических величин. Собственные значения и собственные функции операторов. Среднее значение и дисперсия физической величины. Гамильтониан. Определение энергетического спектра системы как задача на собственные значения оператора Гамильтона. Дискретный спектр и континуум. Одномерные задачи: свободное движение частицы; прямоугольная потенциальная яма; гармонический осциллятор. Туннельный эффект: a - распад атомных ядер, автоэлектронная эмиссия. Туннельный микроскоп. Квазистационарное состояние. Ширина уровня и время распада. Электрон в периодическом потенциале. Понятие об энергетических зонах. Предельный переход к классической механике и оптике. Основы квантовомеханической теории возмущений. Тождественность микрочастиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Системы ферми- и бозе-частиц.

Тема 6:Одноэлектронный атом. Уравнение Шредингера с центрально-симметричным потенциалом. Разделение переменных. Операторы L2, Lz, их собственные значения и функции. Радиальное уравнение. Уровни энергии. Квантовые числа. Атом водорода. Уровни энергии и волновые функции стационарных состояний. Их свойства. Вырождение уровней по орбитальному моменту. Орбитальный механический и магнитный моменты электрона. Магнетон Бора. Экспериментальное определение магнитных моментов. Опыт Штерна и Герлаха. Гипотеза Уленбека и Гаудсмита. Спин электрона. Собственный магнитный момент электрона. Спиновое гиромагнитное отношение. Понятие о правилах сложения невзаимодействующих моментов количества движения. Спин-орбитальное взаимодействие. Тонкая структура спектра атома водорода. Формула тонкой структуры (Дирака).

Тема 7:Многоэлектронные атомы. Общие принципы описания многоэлектронного атома. Представление о распределении объемного заряда и электростатического потенциала в атоме. Одноэлектронное состояние. Заполнение атомных состояний электронами. Атомные оболочки и подоболочки. Электронная конфигурация. Иерархия взаимодействий в многоэлектронном атоме. Приближение LS и jj-связей. Терм. Тонкая структура терма. Правило интервалов Ланде. Спин и магнитный момент нуклонов и ядра. Сверхтонкая структура атомных спектров. Изотопические эффекты в атомах. Атомы щелочных металлов. Атом гелия. Симметрия волновой функции относительно перестановки электронов. Синглетные и триплетные состояния. Обменное взаимодействие. Основное состояние атома гелия. Понятие об автоионизации. Периодическая система элементов. Правило Хунда. Основные термы атомов.

Тема 8:Рентгеновские спектры. Переходы внутренних электронов в атомах. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Эффект Оже.

Тема 9:Атом в поле внешних сил. Атом в магнитном поле. Слабое и сильное поле. Фактор Ланде. Эффекты Зеемана и Пашена - Бака. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Атом в электрическом поле. Эффект Штарка.

Тема 10:Взаимодействие квантовой системы с излучением. Квантовая система в поле электромагнитной волны. Дипольное приближение. Вероятность перехода. Матричный элемент оператора дипольного момента. Понятие о правилах отбора. Разрешенные и запрещенные переходы. Спектральные серии (атомы водорода, гелия, щелочных металлов). Общие представления об электромагнитных переходах в многоэлектронном атоме. Правило Лапорта. Представление о квантовом электромагнитном поле. Электромагнитный вакуум. Фотоны. Спонтанные переходы. Естественная ширина спектральной линии. Лэмбовский сдвиг. Опыт Лэмба и Ризерфорда.

Тема 11:Молекула. Адиабатическое приближение. Молекулярный ион водорода. Молекула водорода. Теория Гайтлера-Лондона. Спаривание электронов. Термы двухатомной молекулы. Химическая связь. Ковалентная и ионная связи. Валентность. Насыщение химических связей. Молекулярная орбиталь. Гибридизация орбиталей. Элементы стереохимии. Общие представления о колебательном и вращательном движении ядер в молекулах. Спектры двухатомных молекул. Электронно - колебательный - вращательный переход. Правила отбора для электромагнитных переходов в двухатомных молекулах. Принцип Франка - Кондона. Некоторые сведения о систематике состояний двухатомной молекулы.

ЛИТЕРАТУРА
Основная литература

  1. Шпольский Э.В. Атомная физика. Т.1,2. М.: Наука, 1974

  2. Матвеев А.Н. Атомная физика. М.: Высшая школа, 1989.

  3. Вихман Э. Квантовая физика. М.: Наука, 1977.

  4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 5. Ч 2. М.: Наука, 1989.

  5. Иродов И.Е. Квантовая физика. М.: ЛБЗ, 2001.



Дополнительная литература

  1. Борн М. Атомная физика. М.: Мир, 1970.

  2. Фейман Р., Лейтон Р., Сейндс М. Феймановские лекции по физике. Т.6. М.: Мир, 1966.

  3. Мултановский В.В., Василевский А.С. Курс теоретической физики. М.: Просвещение, 1991.

  4. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. М.: Наука, 1976.

  5. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: Наука, 2001.



^

VI. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЧАСТИЦ.




ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА



«Физика атомного ядра и частиц» является завершающим разделом курса «Общая физика». «Физика атомного ядра » это раздел физики, охватывающий изучение структуры и свойств атомных ядер и их превращений – процессов радиоактивного распада и ядерных реакций, а также взаимодействие ядерного излучения с веществом. Этим вопросам посвящены темы 2-7, на которые отведено 2/3 учебного времени. В данных темах изучаются ядерно-физические явления и закономерности, полученные как обобщение огромного экспериментального материала: свойства стабильных ядер и ядерных сил, особенности естественной и искусственной радиоактивности, модели атомных ядер, ядерные реакции, процессы взаимодействия различных видов ядерного излучения с веществом. Изучаемые вопросы являются базовыми для понимания использования ядерно-физических принципов и закономерностей в науке, технике, производстве и других применениях.

Темы 8-15 посвящены физике элементарных частиц и их взаимодействиям. Проводится классификация элементарных частиц и их свойств. Анализируются фундаментальные взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное и изучаются современные физические теории объединения взаимодействий: электрослабое, великое объединение. Изучается экспериментальная база современного ядерно-физического эксперимента и экспериментальная база физики элементарных частиц: ускорители, детекторы. устанавливается связь современной физической картины мира и место в ней физики элементарных частиц.

Изучение фундаментальных открытий в области ядерной физики и физики элементарных частиц, их научное и философское обобщение играют важную роль в создании современной физической картины мира и подлинно научного мировоззрения физика-профессионала.

^ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

по курсу «Физика атомного ядра и частиц»


Темы


^ Количество часов

Лекций

Лабор.-практ.


Самостоят. работа

Всего

1

Введение.

2

-

-

2

2

Свойства атомных ядер.

2

2

4

8

3

Радиоактивность.

6

6

10

22

4

Нуклон-нуклонное взаимодействие и свойства ядерных сил

4

4

8

16

5

Модели атомных ядер.

2

2

4

8

6

Ядерные реакции.

8

8

12

28

7

Взаимодействие ядерного излучения с веществом

6

6

10

22

8

Частицы и взаимодействия.

2

2

3

7

9

Эксперименты в физике высоких энергий.

2

2

3

7

10

Электромагнитные взаимодействия.

2

2

3

7

11

Сильные взаимодействия.

2

2

3

7

12

Слабые взаимодействия

2

2

3

7

13

Дискретные симметрии

2

2

3

7

14

Объединение взаимодействий

2

2

3

7

15

Современные астрофизические представления

2

2

3

7



^

Всего по курсу


46

44

72

162



СОДЕРЖАНИЕ


Тема 1:Введение. Основные этапы развития физики атомного ядра и частиц. Масштабы явлений микромира.


Тема 2:Свойства атомных ядер. Опыт Резерфорда. Размеры ядер. Ядро как совокупность протонов и нейтронов. Распределение заряда в ядре. Масса и энергия связи ядра. Стабильные и радиоактивные ядра. Квантовые характеристики ядерных состояний. Спин ядра. Статические мультипольные моменты ядер.


Тема 3:Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Статистический характер распада. Радиоактивные семейства. Искусственная радиоактивность. Виды распада.  -Распад. Туннельный эффект. Зависимость периода  -распада от энергии  -частиц.  -Распад. Экспериментальное доказательство существования нейтрино. Разрешенные и запрещенные  -переходы. Несохранение четности в  -распаде.  -излучение ядер. Электрические и магнитные переходы. Ядерная изомерия. Внутренняя конверсия. Эффект Мёссбауэра.


Тема 4:Нуклон-нуклонное взаимодействие и свойства ядерных сил. Система двух нуклонов. Дейтрон - связанное состояние в n-р системе. Нуклон-нуклонное рассеяние. Спиновая зависимость ядерных сил. Тензорный характер ядерных сил. Зарядовая независимость ядерных сил. Изоспин. Обменный характер ядерных сил. Мезонная теория нуклон-нуклонного взаимодействия.


Тема 5:Модели атомных ядер. Микроскопические и коллективные модели. Модель Ферми-газа. Физическое обоснование оболочечной модели ядра. Потенциал среднего ядерного поля. Спин-орбитальное взаимодействие. Одночастичные состояния в ядерном потенциале. Коллективные свойства ядер. Модель жидкой капли. Полуэмпирическая формула энергии связи ядра. Деформация ядер. Колебательные и вращательные состояния ядер. Обобщенная модель ядра.


Тема 6:Ядерные реакции. Методы изучения ядерных реакций. Детекторы частиц. Принципы работы ускорителей. Сечения реакций. Каналы реакций. Законы сохранения в ядерных реакциях. Кинематика ядерных реакций. Механизмы ядерных реакции. Модель составного ядра. Резонансные ядерные реакции. Формула Брейта-Вигнера. Прямые ядерные реакции. Оптическая модель ядра. Взаимодействие фотонов и электронов с ядрами. Деление ядер. Деление изотопов урана нейтронами. Цепная реакция деления. Ядерные взрывы. Ядерные реакторы. Реакции синтеза лёгких ядер. Термоядерная энергия. Трансурановые элементы. Сверхтяжёлые ядра.


Тема 7:Взаимодействие ядерного излучения с веществом. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Потери энергии на ионизацию и возбуждение атомов. Пробеги заряженных частиц. Взаимодействие нейтронов с веществом. Замедление нейтронов. Прохождение g -излучения через вещество. Биологическое действие излучения и защита от него.


Тема 8:Частицы и взаимодействия. Четыре типа фундаментальных взаимодействий. Константы и радиусы взаимодействий. Принципы описания взаимодействий частиц в квантовой теории поля. Переносчики взаимодействий. Понятие о диаграммах Фейнмана. Основные характеристики частиц. Классификация частиц. Калибровочные бозоны, лептоны и адроны. Фундаментальные частицы. Квантовые числа частиц и законы сохранения. Античастицы. Возбужденные состояния адронов. Резонансы.


Тема 9:Эксперименты в физике высоких энергий. Экспериментальные методы физики высоких энергий. Ускорители. Встречные пучки. Пучки вторичных частиц. Детекторы. Реакции с частицами. Взаимопревращения и распады частиц.


Тема 10:Электромагнитные взаимодействия. Основные свойства электромагнитного взаимодействия. Испускание и поглощение фотонов. Электромагнитное рассеяние лептонов. Взаимодействие фотонов с адронами. Векторные мезоны. Упругое рассеяние электронов. Формула Мотта. Формфакторы нуклонов и частиц.


Тема 11:Сильные взаимодействия. Классификация адронов. Барионы и мезоны. Супермультиплеты адронов. Странность и другие адронные квантовые числа. Глубоконеупругие процессы. Кварки. Глюоны. Кварковая модель адронов. Тяжелые кварки c, b и t. Цвет кварков и глюонов. Потенциал сильного взаимодействия. Асимптотическая свобода и невылетание кварков (конфайнмент).


Тема 12:Слабые взаимодействия. Основные характеристики слабого взаимодействия. Распады мюона и t -лептона. Лептоны и лептонные квантовые числа. Промежуточные бозоны W, Z. Законы сохранения в слабых взаимодействиях. Слабые распады лептонов и кварков. Нейтрино и антинейтрино. Взаимодействие нейтрино с веществом. Масса нейтрино.


Тема 13:Дискретные симметрии. Симметрии и законы сохранения. Пространственная инверсия. Зарядовое сопряжение. Зарядовая четность. Обращение времени. Несохранение пространственной и зарядовой четности в слабых взаимодействиях. СРТ-инвариантность. Экспериментальная проверка инвариантности различных типов фундаментальных взаимодействий. СР-преобразование. Ко-мезоны. Нарушение СР-симметрии в распаде Ко-мезонов.

Тема 14:Объединение взаимодействий. Экранировка заряда в квантовой электродинамике. Зависимость констант взаимодействия от переданного импульса. Объединение электромагнитных и слабых взаимодействий. Великое объединение. Поиски нестабильности протона.

Тема 15:Современные астрофизические представления. Эволюция и состав Вселенной. Реликтовое излучение. Космологический нуклеосинтез в горячей Вселенной. Нуклеосинтез в звездах. Распространенность химических элементов. Нейтринная астрономия. Сверхновые. Нейтронные звезды. Черные дыры. Космические лучи - состав, энергия и происхождение. Радиационные пояса Земли.


ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

    1. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Т.1. Физика атомного ядра. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1993.

    2. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Т.2. Физика элементарных частиц. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1993.

    3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.5, ч.2. М.: Наука, 1989.

    4. Бонн Ф. Введение в физику ядра, адронов и элементарных частиц. М.: Мир, 1999.

    5. Иродов И.Е. Сборник задач по атомной и ядерной физике. М.: Атомиздат, 1973.


Дополнительная литература

      1. Справочник по ядерной физике. М.: Физматгиз, 1963.

      2. Абрамов А.И., Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики. Учебное пособие для вузов. М.: Атомиздат, 1970.

      3. Власов Н.А. Нейроны. М.: Наука, 1971.

      4. Глесстон С. Атом, атомное ядро, атомная энергия. М.: Из-во иностранной литературы, 1962.

      5. Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. М.: Мир, 1979.

      6. Блан Д. Ядра, частицы, ядерные реакторы. М.: Мир, 1989.

      7. Готтфрид К., Вайсконф В. Концепции физики элементарных частиц. М.: Мир, 1988.

      8. Рябухин Ю.С., Шальнов А.В. Ускоренные пучки и их применение. М.: Атомиздат, 1980.

      9. Курашов А.А. Идентификация ионизирующих излучений средних и низких энергий. М.: Атомиздат, 1979.






СОДЕРЖАНИЕ




Введение...................................................................................................................3

  1. Механика........................................................................................................5

  2. Молекулярная физика...................................................................................9

  3. Электричество и магнетизм.......................................................................13

  4. Оптика..........................................................................................................18

  5. Физика атома и атомных явлений.............................................................22

  6. Физика атомного ядра и частиц.................................................................26






ОБЩАЯ ФИЗИКА




ПРОГРАММА


Редактор Р.Н. Скворкина

Компьютерная верстка Н.И. Ходус


Изд. лиц. серия ИД №05975 от 03.10.2001 Подписано в печать 3.12.01

Формат : 6084 1/16 Усл. печ. л. 1,8 Уч.-изд. л. 1,22


Бумага газетная Тираж 150 экз. Заказ


Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе

Ставропольского государственного университета

355009, Ставрополь, ул. Пушкина, 1.





Скачать 0,55 Mb.
оставить комментарий
страница7/7
В.А.Алешкевич
Дата27.09.2011
Размер0,55 Mb.
ТипПрограмма, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7
плохо
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх